MINISTERIO DE EDUCACION DIRECCION DE EDUCACION TECNICA Y PROFESIONAL. ESPECIALIDADES: Mecánicas. ESPECIALIDAD: Metalurgia

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1 MINISTERIO DE EDUCACION DIRECCION DE EDUCACION TECNICA Y PROFESIONAL ESPECIALIDADES: Mecánicas ESPECIALIDAD: Metalurgia ASIGNATURA: Producción de Hierro y Aceros. NIVEL: Técnico Medio ESCOLARIDAD DE INGRESO: 9no 12. Grados Junio 2009 "Año 50 Aniversario del Triunfo de la Revolución" 1

2 ORIENTACIONES GENERALES. Proporcionar conocimientos sobre los fundamentos teóricos de los procesos de producción del hierro y el acero, el mejoramiento de sus propiedades y sobre nuevos conceptos tecnológicos para su elaboración. Proporcionar una visión general distintos métodos, materiales y equipos empleados en la producción de hierro acero y sobre las técnicas de seguridad empleadas. ORIENTACIONES PARA EL PROFESOR Al impartir los contenidos de las diferentes unidades debe complementarse con visitas a talleres y fábricas donde los alumnos puedan vincular los conocimientos adquiridos con la práctica. Para hacer más objetivo el desarrollo de las distintas temáticas se recomienda la utilización de películas o diapositivas, esquemas, muestras de materiales o piezas, maquetas, etc. En aquellas unidades cuyo desarrollo conlleve equipos, debe hacerse referencia a los mismos en mayor o menor grado de acuerdo a las posibilidades, aún cuando no aparezca explícitamente en la unidad. 2

3 Planes Temáticos. Para aplicar a los alumnos que ingresen a partir del curso escolar y los continuantes que ingresaron en el curso Escolaridad de ingreso: 9º Grado Añ: 3ro Semanas Lectivas: 38 Frecuencia semanal: 6 horas Total de Horas de la Asignatura: 228 horas No. Unidad Horas Total Teoría Práctica 1 Introducción a la fusión del hierro y el acero Fundamentos teóricos de la fusión del hierro Materiales refractarios Materias primas para la producción del hierro fundido y el acero Equipos para la producción de hierro fundido y acero Fusión del hierro fundido en hornos de cubilote Fusión del hierro fundido en hornos eléctricos Particularidades tecnológicas del proceso DUPLEX Particularidades de la producción de diferentes hierros fundidos Producción del acero en hornos Martin Fabricación de acero en hornos eléctricos Fabricación de acero en convertidores Tratamiento del acero fuera del horno Vaciado del hierro y del acero Control de los procesos de fusión y vaciado Control económico de la producción Resumen de los procesos estudiados en el curso 8 8 Controles parciales 8 8 Total

4 Escolaridad de ingreso: 9º Grado Añ: 2do Semanas Lectivas: 20 Frecuencia semanal: 8 horas Total de Horas de la Asignatura: 160 horas No. Unidad Horas Total Teoría Práctica 1 Introducción a la fusión del hierro y el acero Fundamentos teóricos de la fusión del hierro Materiales refractarios Materias primas para la producción del hierro fundido y el acero Equipos para la producción de hierro fundido y acero Fusión del hierro fundido en hornos de cubilote Fusión del hierro fundido en hornos eléctricos Particularidades tecnológicas del proceso DUPLEX Particularidades de la producción de diferentes hierros fundidos Producción del acero en hornos Martin Fabricación de acero en hornos eléctricos Fabricación de acero en convertidores Tratamiento del acero fuera del horno Vaciado del hierro y del acero Control de los procesos de fusión y vaciado Control económico de la producción Resumen de los procesos estudiados en el curso 6 6 Controles parciales 8 8 Total

5 PROGRAMA ANALITICO Unidad No. 1. Introducción a la fusión del hierro y el acero.. Objetivos y estructura de la asignatura. Sistema de evaluación. Bibliografía básica y complementaria. Relación con otras asignaturas e importancia dentro del plan de estudio. Unidad No. 2. Fundamentos teóricos de la fusión del hierro. Clasificación de los procesos metalúrgicos. Características fundamentales de los procesos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos. Cinética de las reacciones metalúrgicas. Reacciones de combustión. Combustión del carbono. Interacción del carbono con los gases de combustión. Combustión de los óxidos de carbono. Combustión del hidrógeno y los hidrocarburos. Disociación de los óxidos. Formacion de las fases oxidantes. Formación de las escorias. Funciones de las escorias. Tipos de escorias y su composición. Propiedades de las escorias. Proceso de oxidación. El oxígeno en el metal y la escoria. El carbono en hierro líquido. Su oxidación. Oxidación del silicio y el manganeso. Proceso de desulfuración. Influencia del azufre en la calidad del metal fundido. Mecanismo de desulfuración. Métodos de desulfuración. Elementos que obstaculizan y que favorecen el proceso de desulfuración. Desfosforación. Importancia. Influencia negativa del fósforo. Mecanismo de desfosforación. Proceso de desoxidación. Su objetivo. Elementos desoxidantes, sus características. Unidad No. 3. Materiales refractarios. Exigencias básicas hacia los materiales refractarios. Tipos de refractarios y su composición. Aplicación de los diferentes refractarios. Unidad No. 4. Materias primas para la producción del hierro fundido y el acero. Materias primas para la fusión del hierro fundido. El coque, composición y propiedades. El gas natural, sus características. El mazut, sus características. El arrabio. Composición y forma de suministro. La chatarra. Características de la misma. Fundentes, tipos y características. Materias primas para la producción de acero. Materias primas empleadas en el proceso Martín. Materias primas empleadas en los convertidores. Materias primas empleadas en hornos eléctricos. 5

6 Fundentes empleados en la fabricación de acero. Ferroaleaciones y modificadores. Preparación de los materiales de carga para la fusión. Unidad No. 5. y acero. Equipos para la producción de hierro fundido Breve descripción del alto horno como equipo básico en la producción de arrabio. Hornos de cubilote. Sus tipos. Características constructivas de los hornos de cubilote. Principio de funcionamiento de los cubilotes. Hornos eléctricos. Hornos de arco eléctrico. Sus tipos. Construcción de los hornos de arco eléctrico. Equipos eléctricos del horno de arco. Los electrodos. Sus características. Mecanismo de sujeción y desplazamiento de los electrodos. Equipos mecánicos del horno de arco. La cuna y el apoyo de la envoltura. Mecanismos de giro de la envoltura de elevación de la bóveda, de giro de la bóveda y de inclinación. Sistema de evacuación y depuración de los gases. Régimen eléctrico en los hornos de arco. Características de los hornos de inducción. Estructura del horno de inducción de alta frecuencia. Hornos de inducción de frecuencia media o industrial. Estructura general del horno Martín Siemens. Principio básicode funcionamiento. Convertidores. Sus tipos. Estructura de los convertidores. Particularidades del convertidor con soplo de oxígeno. Unidad No. 6. Fusión del hierro fundido en hornos de cubilote. Particularidades físico-químicas del proceso. Proceso que ocurren en las diferentes partes o zonas del cubilote. Particularidades de la combustión en cubiletes que queman coque. Cálculo de la carga para la fusión. Selección y composición de la carga. Métodos de cálculo de la carga. Preparación del cubilote para el trabajo. Preparación y revisión y reparación del horno. Encendido y calentamiento del horno. Carga del horno. Proceso de fusión y formación de la escoria. Influencia de la escoria en la calidad del hierro fundido. Particularidades de los procesos ácidos y básicos. Control de la composición y calidad del metal durante el proceso. Desescoriado y vaciado del metal. Indicadores técnico-económicos del trabajo en el cubilote. Reglas de seguridad e higiene del trabajo. Unidad No. 7. Fusión del hierro fundido en hornos eléctricos. Ventajas del proceso en hornos eléctricos. Particularidades del proceso en hornos de inducción. Carga metálica. Etapas 6

7 del proceso de fusión. Particularidades del proceso en hornos de arco eléctrico. Ventajas sobre los hornos de inducción. Carga metálica. Etapas del proceso de fusión. Unidad No. 8. Particularidades tecnológicas del proceso DUPLEX. Fundamento del proceso Duplex. Ventajas del proceso. Variantes más efectivas del proceso DUPLEX. Unidad No. 9. Particularidades de la producción de diferentes hierro fundidos. Clasificación de los hierros fundidos. Aleación de las fundiciones. Particularidades de la producción de hierro gris. Particularidades de la producción de fundiciones modificadas. Particularidades de la producción de fundiciones aleadas. Particularidades de la producción de fundiciones nodulares. Unidad No. 10. Producción de acero en hornos Martin. Variantes del proceso Martín. Particularidades de la técnica de fusión. Escorificación y fusión de la escoria. Aspectos generales del proceso Martín básico. Composición de la carga. Reacciones principales del proceso. Aspectos básicos del proceso chatarra. Aspectos básicos del proceso chatarramineral. Aspectos generales del proceso Martín ácido. Condiciones que deben reunir las materias primas y el combustible. Solera del horno ácido. Marcha del proceso de fusión. Calidad del acero. Perspectivas de los procesos Martín. Unidad No. 11. Fabricación de acero en hornos eléctricos. Fabricación de acero en los hornos de arco eléctrico. Materiales de carga para la fusión eléctrica. Períodos del proceso de fusión en hornos de arco básicos. Preparación del horno. Carga de los materiales. Derretimiento de los materiales de carga. Período de oxidación. Período de reducción. Proceso de aleación. Sangría del acero. Fabricación de acero por el método de refundición. Fabricación de acero en hornos ácidos. Carga y derretimiento de los materiales. Período de oxidación. Desoxidación del acero. Indicadores técnico-económicos. Medidas de seguridad. Fabricación de acero en hornos de inducción. Ventajas de los hornos de inducción. Preparación y carga del horno. Fusión en horno con revestimiento básico. Fusion en horno con 7

8 revestimiento ácido. Indicadores técnico-económicos. Medidas de seguridad. Unidad No. 12. Fabricación de acero en convertidores. Breve descripción del proceso de fusión en convertidores Bessemer y Thomas. Aspectos básicos de la fusión en convertidores con soplo de oxígeno. Indicadores técnicoeconómicos. Unidad No. 13. Tratamiento del acero fuera del horno. Tratamiento en cazuela con escoria sintética. Tratamiento con soplo de gas inerte en cuchara. Tratamiento al vacío. Otros métodos utilizados. Unidad No. 14. Vaciado del hierro y el acero. Conceptos generales del proceso de vaciado. Características del vaciado del hierro fundido. Métodos de vaciado de las fundiciones. Equipos utilizados en el vaciado del hierro fundido. Métodos para el vaciado del acero. Equipos para el vaciado del acero. Tecnología del vaciado. Particularidades del vaciado continuo. Tipos de máquinas para el vaciado continuo. Medidas de seguridad durante el vaciado. Unidad No. 15. Control de los procesos de fusión y vaciado. Tipos de controles durante el la fusión y el vaciado, métodos empleados, muestras tomadas durante el proceso, análisis de muestras y procesos de certificación de la calidad. Unidad No. 16. Control económico de la producción. Control económico de la producción, indicadores fundamentales, peso de los elementos que integran los gastos, fichas de costos. La calidad y los costos. EVALUACION De acuerdo al nuevo sistema de evaluación, la asignatura se evalúa por el grupo 1; aprobado por la Resolución Ministerial No. 120/ Las asignaturas del Grupo I obtienen la nota final de la siguiente forma: Se evalúa cada actividad sistemática sobre 10 puntos y se 8

9 promedian al final de la etapa o curso. Se realizan hasta 3 controles parciales y otras actividades, según las características de la asignatura, todas se califican sobre 40 puntos cada uno y se promedian. Se califica la prueba final sobre 50 puntos. La nota final es la suma del promedio de actividades sistemáticas, más el promedio de evaluaciones parciales, más la nota de la prueba final BIBLIOGRAFIA - Metalurgia General. V. G. Voskoboinikov y otros, Editorial Mir, Moscú. - Producción de acero. Nicolai Smirnov y otros. Pueblo y Educación, Cuba. 9